[发明专利]三自由度动态压剪试验机

说明书

技术领域

本发明属于仪器仪表技术领域，具体涉及一种三自由度动态压剪试验机。

背景技术

压剪试验机主要应用于橡胶支座的性能检测试验，现有的压剪试验机多为双剪型的静态试验机，即两个橡胶支座叠置放置，在两个支座的中间放置拉板，对支座施加轴向压作用力后，抽拉拉板使支座产生剪切应力，这种试验机只能做单向剪切试验，通常施加静态力；现有技术中可以进行动态试验的压剪试验机为双框架结构，即轴向力、剪切力分别由两个框架承担。为了简化结构，提高刚性，一般动横梁不作连续移动，工作空间调整较为困难，结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的结构复杂、工作空间调整困难的问题，提出一种多功能、高性能的三自由度动态压剪试验机。

为实现上述目的，本发明的三自由度动态压剪试验机包括龙门框架和工作台；所述龙门框架包括底座、立柱和动横梁，所述动横梁在液压油缸A的带动下沿立柱实现上下滑动，当动横梁移动至需要的位置后，通过动横梁夹紧机构将所述动横梁与立柱紧固在一起；

所述试验机还包括x向驱动油缸和两个z向驱动油缸，所述x向驱动油缸一端与所述工作台通过铰链连接，另一端通过铰链与底座固定连接，所述两个z向驱动油缸的一端与工作台台板下表面固定连接，另一端与底座上的大平面保持平面接触；

所述x向驱动油缸驱动所述工作台通过x向导轨在所述龙门框架的底座上实现相对滑动，所述两个z向驱动油缸驱动所述工作台实现z方向的直线运动和绕y轴的回转运动，所述动横梁下方固定连接有上压板，所述上压板与所述工作台配合实现对试件的压紧、剪切和转角。

所述动横梁两端分别设置有开口的通孔，所述通孔与非整圆柱体间隙配合，所述非整圆柱体通过开有T型槽的连接块与所述立柱固连在一起，所述非整圆柱体与底座固定连接。

所述夹紧机构为液压油缸B，所述液压油缸B的端盖上开有键槽，所述键槽与活塞杆上的平键配合，所述液压油缸B的活塞杆端部为丁字形结构，所述动横梁上设置的通孔的开口处对称设置有在外力作用下可以产生变形的夹瓣，所述两个夹瓣与所述开有T型槽的连接块留有间隙余量，所述开有T型槽的连接块的两侧在竖直方向对称开有T型槽，所述活塞杆端部的丁字形结构穿过夹瓣与所述T型槽配合，实现相对滑动，两端对称设置的一对液压油缸的活塞缸同时向相反方向运动，实现对非整圆柱体的夹紧和松开。

所述液压油缸B的结构是一种单活塞杆、单作用缸，所述液压油缸B的有杆腔通压力油，无杆腔设置有复位弹簧，当有杆腔通入压力油后，实施夹紧的同时，活塞压缩复位弹簧，当有杆腔回油时，复位弹簧推动活塞和活塞杆移动，使夹紧松开。

所述动横梁在液压油缸A的带动下沿立柱实现上下滑动具体为：所述动横梁的左右两侧分别设置有液压油缸A，所述液压油缸A为单杆活塞式液压油缸，所述单杆活塞式液压油缸的一端通过球铰与顶横梁连接，另一端通过球铰与动横梁连接。

所述x向导轨为两长方体构件A，所述x向导轨的一侧平面与x向平行，与底座垂直。

所述z向驱动油缸为柱塞式液压缸，所述柱塞式液压缸包括缸筒、柱塞、柱面凹和柱塞杆；所述柱塞为中空的柱塞筒，柱塞筒底部放置有一柱面凹，柱塞杆端部为一柱面凸，与柱塞筒底部的柱面凹形成柱面副；所述柱塞式液压缸的柱塞通过一个柱面铰链与工作台固定连接，所述柱塞式液压缸的缸筒的底部平面开有卸荷槽，所述缸筒的底部平面与所述底座的大平面接触，在底座的大平面内做x向滑动，卸荷槽与该大平面形成一个间隙密封油腔，所述密封油腔内通入压力油，产生卸荷力，卸荷力P1与柱塞输出作用力P同轴，且存在关系：P1∝P，P-P1>0，P1≈P。

所述非整圆柱体与底座固定连接具体为：锥形套内孔与非整圆柱体外圆过渡配合，插入底座的孔中，由螺母B确定非整圆柱体的轴向位置，并在立柱上部受向上的轴向最大载荷情况下，通过螺母A将锥形套向下推，使锥形套的外表面与底座上的孔的表面紧密接触，消除径向间隙。

所述试验机还包括x向位移传感器、z向位移传感器和测力传感器；所述测力传感器与x向驱动油缸的活塞杆同工作台连接一侧串联同轴安装，检测x向驱动油缸的输出轴向作用力；所述x向驱动油缸和z向驱动油缸分别设有x向位移传感器和z向位移传感器，所述x向位移传感器的运动方向与所述x向运动驱动油缸的轴线方向平行；所述z向位移传感器的运动方向与所述z向驱动油缸的轴线方向平行。